[发明专利]一种多模式复合转向系统分类控制器及其控制方法

权利要求书

1.一种多模式复合转向系统分类控制器，其特征在于，包括：传感器模块、信息预处理模块、工况特征提取模块、模式分类器Ⅰ、模式分类器Ⅱ，上述各部分依次连接，其中，

所述的传感器模块将采集到的工况信息传递至信息预处理模块；

所述的信息预处理模块对上述工况信息进行滤波、车辆状态参数估计处理，并将处理结果信息传递至工况特征提取模块；

所述的工况特征提取模块依据定义的不同工况转向力矩、转向能耗函数，对信息预处理模块输出的信号进行提取，得到当前车辆的工况特征函数，并将特征函数传递至模式分类器Ⅰ进行分类操作；所述的模式分类器Ⅰ为一级模式分类器，依照车辆当前工况以及一级模式分类算法，将系统转向模式分为转向模式A、转向模式B、转向模式C，并将相应分类信号输出至模式分类器Ⅱ；所述转向模式A、转向模式B、转向模式C分别为电动助力模式、液压助力模式、复合助力模式；

所述的模式分类器Ⅱ为复合模式分类器，依照复合模式分类算法将系统的复合模式分为转向模式D、转向模式E；所述转向模式D、转向模式E分别为原地转向模式、紧急避撞模式。

2.根据权利要求1所述的多模式复合转向系统分类控制器，其特征在于，上述的传感器模块采集到的工况信息包括：车速信号、转向盘转角信号、转矩信号以及各个电机转速信号。

3.根据权利要求1所述的多模式复合转向系统分类控制器，其特征在于，上述信息预处理模块包括：转角信息预处理模块、侧向加速度信息预处理模块、转向盘转矩信息预处理模块、车速信息预处理模块，分别对传感器模块采集到的转矩信号进行滤波处理，以及通过参数估计来获取横摆角速度信号。

4.一种多模式复合转向系统分类控制器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)传感器模块采集工况信息，并将采集到的各个信号输出至信息预处理模块进行滤波处理；

2)信息预处理模块将处理信号传递至工况特征提取模块，定义不同工况转向力矩、转向能耗函数，得到指标理想转向力矩理想转向能耗表达式如下：

式中：θ_s为转向盘转角；θ_m1、θ_m2分别为伺服电机A、B转速；V为车速；ω为助力油泵转速；I_A为控制器电流；x_r为转向齿条位移；b为主销转向节偏距；β为前轮主销内倾角；r为轮胎半径；R为转弯半径；γ为前轮主销后倾角；η₁为转向系正传动效率；d为转向盘直径；i_ω为转向系角传动比；F₁为满载前轴荷；C_Fr为速比摩擦系数；C_Fr2为速比平方摩擦系数；P_s为助力泵输出压力；q为助力泵排量；ρ为助力油液密度；Q_s为油泵流量；A_p为液压缸活塞的有效面积；C_q为流量系数；A_i为第i个阀口的节流面积；

3)模式分类器Ⅰ基于信息预处理模块的输出结果，包括转向助力模块输出力矩大小与理想转向力矩间的偏差以及助力模块的能耗值，基于一级模式分类算法对转向系统模式划分进行判定：

所述一级模式分类算法为：转向系统处于单助力执行机构工作的工况下，当助力机构实际可提供的转向力矩大于相同工况下的理想转向力矩时，继续由单助力执行机构输出转向助力；当助力机构实际提供的转向力矩小于相同工况下的理想转向力矩时，电子控制单元向相应的伺服电机输出控制电流，驱动相应执行机构工作，转向系统进入复合转向模式，且电子控制单元通过控制伺服电机电流限制两个助力机构输出助力比例，使系统满足约束条件转向能耗在理想能耗区间内；

复合转向模式计算式如下：

4)当模式分类器Ⅰ的计算得到的转向模式为复合转向模式时，模式分类器Ⅰ输出信号至模式分类器Ⅱ，模式分类器Ⅱ基于复合模式分类算法进行计算，所述复合模式分类算法为：计算实际转向助力执行机构能耗最小值，来确定液压执行机构、电动执行机构二者参与助力的比例关系，并限定计算得到的实际提供转向力矩在相同工况下的理想转向力矩区间内，复合转向比例判定式如下：

定义助力模式C下的比例系数K_E，助力模式比例系数K_E表示转向系统在复合助力模式下，电动助力模块所提供助力占转向系统所提供总助力理想值的百分比，通过对助力模式比例系数K_E进行控制，将助力模式分为助力模式D、助力模式E，分别为原地转向模式、紧急避撞模式；其表达式为：

5)各模式执行器分别依据模式分类器Ⅰ、模式分类器Ⅱ计算结果，输出电信号至执行机构模块的电动执行机构、液压执行机构，驱动相应执行机构输出助力距，实现动力转向。